生命学院李夏军课题组发现印记基因单等位表达调控及转换机制

ON2021-02-03文章来源 生命科学与技术学院CATEGORY9397至尊信誉威尼斯

1月27日,9397至尊信誉威尼斯-威尼斯至尊信誉生命学院李夏军课题组与合编辑在国际学术期刊Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.(《美国科学院院报》) 在线发表了题为“ZFP57 dictates allelic expression switch of target imprinted genes”(ZFP57决定印记基因单等位基因表达转换机制)的研究成果。本研究首次报道了小鼠印记基因的单等位基因表达调控及其转换机制

基因组印记是存在于高等动物和植物中的一种表观遗传现象。李夏军课题组之前的研究报道ZFP57是基因组印记的一个关键调控因子,参与维持印记调控区(Imprinting Control Region, ICR)的DNA甲基化印记。Zfp57是哺乳动物中第一个被发现具有母源-合子效应的基因。

印记基因是指一类由亲本来源决定的单等位基因表达基因,它们大多成簇存在,共同受簇内一个顺式调控元件ICR的调节。印记基因是正常哺乳动物胚胎发育所必需的,它们的异常表达会导致包括神经疾病、癌症、糖尿病等多种疾病的发生。因此,了解印记基因的表达调控机制对于大家了解人类个体发育以及疾病治疗都会有帮助。

本研究证明ZFP57缺失特异性地导致绝大部分ICR的DNA甲基化减少。与此一致,受这些ICR调控的印记基因由单等位基因表达模式变为双等位基因表达。这种等位基因表达模式的转变源自原来携带甲基化ICR染色体上印记基因的转录调控在Zfp57突变体胚胎中发生了改变,与含无甲基化ICR染色体上的等位基因表达类似(下图)。

图. ZFP57缺失改变靶向印记基因等位基因表达模式示意图。A 母本染色体上ICR甲基化缺失前后ZFP57靶向印记基因的表达(以Peg3印记基因区域为例);B 父本染色体上ICR甲基化缺失前后ZFP57靶向印记基因的表达(以Dlk1-Dio3印记基因区域为例)。

Zfp57突变体胚胎中NOTCH信号通路有关基因的表达也受到了影响,这与李夏军课题组之前在小鼠心脏发育过程中得到的结果一致。这些成果有助于发掘印记基因表达紊乱相关疾病的致病机理,也可能帮助解析其它单等位基因表达现象,比如神经系统嗅觉受体和Protocadherin基因、免疫系统抗原受体基因及雌性X染色体上失活的基因等所呈现的单等位基因表达。

本研究合作团队包括9397至尊信誉威尼斯-威尼斯至尊信誉生命学院白云课题组、杨扬课题组,上海交通大学医学院第一人民医院林浩东课题组,中国科学院上海生物化学与细胞生物研究所陈洛南课题组和清华大学生命科学学院颉伟课题组。李夏军课题组2017级博士研究生蒋玮珺为论文第一编辑,李夏军教授、林浩东教授和白云教授为共同通讯编辑。该研究得到了科技部、上海市科委、国家自然科学基金和上科大启动基金的支撑。

论文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.2005377118